Шины для летней эксплуатации

При движении в сырую погоду может возникнуть эффект «аквапланирования», т.е. образование между шиной и дорогой водяной пленки, препятствующей их контакту между собой. Для предотвращения этого явления на протекторе делают канавки различной формы.

Чем больше канавок, тем выше нагрузка на выступы протектора в пятне контакта, лучше удаляется вода, но хуже сцепление с сухим покрытием из-за уменьшения площади контакта. Большая нагрузка, кроме того, увеличивает износ резины.

Чтобы удалить из пятна контакта грязь, обладающую большей вязкостью, чем вода, канавки должны быть шире.

Состояние поверхности, по которой двигается автомобиль, существенно зависит от температуры и качества дорожного покрытия, наличия осадков, песка грязи. Добится высоких показателей устойчивости, управляемости, тормозных и разгонных свойств автомобиля при всем многообразии условий с одним типом шин невозможно. Поэтому выпускается несколько типов шин различного назначения.

В зависимости от назначения летом используются следующие типы шин: дорожные, универсальные, повышенной проходимости и всесезонные.

Дорожные шины предназначены для эксплуатации на дорогах с усовершенствованным покрытием. Рисунок состоит из шашечек или ребер, разделенных неширокими канавками.

Универсальные шины обладают свойствами, позволяющими эксплуатировать их на шоссейных и грунтовых дорогах. Рисунок состоит из шашечек или ребер и может иметь грунтозацепы по краям протектора.

Шины повышенной проходимости должны эксплуатироваться в условиях бездорожья и мягких грунтов. Имеют разреженный рисунок с развитыми грунтозацепами по краям и мощными недеформируемыми шашечками по центру беговой дорожки.

Всесезонные шины обеспечивают приемлемую реализацию характеристик автомобиля при круглогодичной эксплуатации по шоссейным и грунтовым дорогам. Рисунок протектора у них более разреженный, чем у дорожных и может иметь микроканавки – ламели, обеспечивающие сцепление с обледенелой или заснеженной дорогой.

В зависимости от расположения элементов рисунка он может быть ненаправленным, направленным или асимметричным.

Ненаправленный (симметричный) рисунок – симметричный относительно радиальной плоскости колеса. Является наиболее универсальным, поэтому большая часть шин выпускается с этим типом рисунка.

Направленный рисунок – симметричный относительно центральной плоскости вращения колеса. Он обладает улучшенной способностью отвода воды из пятна контакта с дорогой и пониженной шумностью. Запасное колесо совпадает по направлению вращения только с колесами одной стороны автомобиля, но временная установка его на другую сторону допустима при условии движения на небольших скоростях.

Асимметричный рисунок – не симметричный относительно центральной плоскости вращения колеса. Его используют для реализации разных свойств в одной шине.

Все шины, даже в пределах одного типа, различаются по химическому составу резины, внутренней конструкции и рисунку протектора. Это связано с тем, что сделать «идеальную» шину, которая обеспечивала бы максимальную реализацию характеристик автомобиля при всех дорожных условиях, невозможно. Поэтому производители выпускают шины:

· с определенной специализацией, когда наиболее развиты одно или два свойства в ущерб другим.

· усредненными свойствами, для обеспечения приемлемой реализации характеристик автомобиля в широком диапазоне дорожных условий.

Эксплуатация зимних шин в летнее время, помимо их ускоренного износа, ухудшает курсовую устойчивость, управляемость и тормозные свойства автомобиля [6].

    2.1.3.2. Шины для зимней эксплуатации

Зимой автомобилю приходится двигаться по укатанному или рыхлому снегу; льду, который может быть подтаившим, снежно-водяной «кашей» (шуге); сухому или мокрому асфальту. Обеспечить хорошее сцепление протектора при различных состояниях дороги довольно сложно. Поэтому зимние шины весьма разнообразны по рисунку протектора, составу резины, причем каждая модель наилучшим образом приспособлена для двух-трех покрытий, на остальных сцепление ее с дорогой несколько хуже.

Канавки протектора служат для отвода снега, воды и грязи из пятна контакта.

Чем больше число и ширина канавок, тем больше способность шины преодолеть слеш-пленинг (шуга между колесом и дорогой) или аквапланирование, которые приводят к полной потере управляемости. По мере износа протектора значительно снижается способность шины отводить снег, шугу и воду из зоны контакта и соответственно ухудшаются сцепные свойства на любой дороге (кроме сухого асфальта).

Крупные и высокие шашки протектора обеспечивают хорошую проходимость по неукатанному снегу, одновременно такой рисунок увеличивает шумность покрышки, ухудшает управляемость на твердом покрытии, так как элементы протектора легко деформируются от боковой нагрузки.

Ламели – тонкие прорези в шашках протектора, своими гранями увеличивают сцепление с дорогой, но несколько снижают износостойкость. Для уменьшения бокового увода шин внутреннюю поверхность ламели на некоторых моделях протектора делают неровной, что снижает перемещения элементов, разъединенных прорезями.

Большинство зимних шин имеет протектор с направленным рисунком, который обеспечивает лучшее очищение шины и пятна ее контакта с дорогой от воды, снега и шуги. Такой рисунок протектора накладывает некоторые ограничения, например, смонтированная для одной стороны автомобиля шина не подходит для установки на другую.

У асимметричного рисунка протектора наружная сторона лучше работает на твердых покрытиях, обеспечивая хорошее сцепление, а остальная часть протектора улучшает проходимость в сложных дорожных условиях. Как правило, канавки протектора шины с асимметричным рисунком не являются направленными.

Шипы значительно увеличивают сцепление с покрытиями, в которые они способны вгрызаться – лед или укатанный снег. Чем больше глубина погружения – тем более эффективны шипы. В рыхлом снегу они не дают положительного эффекта. Недостатком шипов является меньшее сцепление с сухим и влажным асфальтом по сравнению с нешипованной шиной. К тому же шипы разрушают асфальт.

Состав резины. Протектор, изготовленный из мягких сортов резины, значительно увеличивает сцепление даже со снегом и льдом, однако их износостойкость ниже, чем у твердых сортов. Кроме того, надежно закрепить шипы в покрышке из мягкой резины практически невозможно. Некоторые производители шин изготавливают протектор из нескольких слоев резины разного состава. Шипы удерживает внутренний слой из твердой резины, а на поверхности протектора - мягкий слой, улучшающий сцепление. Недостаток такого протектора – после износа наружного слоя из мягкой резины шина утрачивает улучшенное сцепление с твердой дорогой при низких температурах.

Геометрические параметры шины. Шины, более широкие, чем штатные, обеспечивают лучшее сцепление с сухим асфальтом, управляемость на твердом покрытии и проходимость на рыхлом грунте (предотвратит погружение и закапывание). Но при увеличении габаритов шины растет ее вес, увеличивается расход топлива из-за увеличения сопротивления качения и возрастает шум. Из-за большей площади пятна контакта в нем снизится удельная нагрузка, что не позволяет эффективно вытеснять воду, снег и грязь. Установка более узких шин дает обратный эффект.

При установке шины большего наружного диаметра, чем штатная, улучшается геометрическая проходимость автомобиля – увеличивается дорожный просвет и углы свеса. Недостатки – снижается устойчивость и управляемость, ухудшаются динамические свойства и экономичность.

Существуют три типа шин для зимней эксплуатации: нешипуемые шины, зимние шины, предназначенные для шипования, и всесезонные шины.

Зимние шины, не предназначенные для шипования (нешипуемые шины) рассчитаны на применение в холодное время года. Они изготовлены из мягких сортов резины, чаще всего имеют направленный рисунок с большим количеством ламелей и предназначены в основном для использования на очищаемых дорогах. Имеют хорошее сцепление на всех типах зимних покрытий, проигрывая только шипованным шинам на льду и укатанном снеге. Обеспечивают неплохие показатели по шумности, экономичности и управляемости. Важное положительное их качество - имеют равномерные сцепные свойства на всех типах зимних дорог и не приводят к резкому снижению управляемости. Это значительно повышает безопасность движения. Существует разновидность этих шин, у которых наружный слой протектора выполнен из мягких сортов резины и разрезан ламелями. Под ним расположена более твердая резина. В начале эксплуатации шина является зимней, далее, после износа наружного слоя шину можно эксплуатировать в качестве летней. Поэтому эта разновидность шин имеет два индикатора износа – «зимний» и «летний».

 Зимние шины, предназначенные для шипования, могут быть шипованными и нешипованными. Они изготавливаются из резины средней жесткости и имеют размеченные места для монтажа шипов, не разрезанные ламелями, а также промаркированы надписью studable. Обладают, как правило, развитой сетью ламелей и самым разреженным рисунком протектора, в некоторых случаях приближаясь к внедорожным моделям шин. Обеспечивают неплохую проходимость на глубоком снегу и хорошо удаляют шугу. Однако обладают повышенной шумностью, посредственной управляемостью и экономичностью, особенно на асфальтовом покрытии. Шины без шипов имеют несколько худшие сцепные свойства по сравнению с нешипуемыми шинами.

У шипованных шин наилучшее сцепление со льдом и плотным укатанным снегом, тормозной путь на этих дорогах составляет 50 – 70 % от пути нешипованных. Однако снижается сцепление на твердых дорожных покрытиях – для остановки может потребоваться расстояние на 10 % больше, чем при такой же шине без шипов.

Всесезонные шины предназначены для круглогодичного применения. По сравнению с зимним и имеют менее разреженный рисунок протектора, хуже приспособленный для движения зимой. Обеспечивают хорошие сцепные свойства на сухом и влажном асфальте, неплохой уровень комфорта и удовлетворительную экономичность. Недостатками их являются: невысокая проходимость на рыхлом снегу и небольшое сцепление на льду и укатанном снеге.

При выборе зимних шин необходимо уделять внимание сцепным свойствам, так как остальные зимой проявляются слабо [6].

Нормы пробега шин

Под нормативом понимается количественный или качественный показатель, используемый для упорядочения процесса принятия и реализации решений. Нормативы ресурса автомобильных шин необходимы для планирования потребности, для разработки и оценки эффективности мероприятий по повышению их долговечности.

Действующие нормативы ресурса шин установлены нормативным документом «О порядке определения затрат на восстановление износа и ремонт автомобильных шин: Письмо Министерства финансов СССР от 25 сентября 1978 г. N90».

Нормы устанавливаются для шин определенных размеров при использовании на автомобилях определенных марок. Корректирование норм осуществляется по территориальному признаку. В зависимости от дорожных и климатических условий территория страны разбита на три (для грузовых шин и шин автобусов) или четыре (для шин легковых автомобилей) группы, для которых устанавливаются разные нормы. Кроме того, предусмотрено корректирование нормативов ресурса в следующих случаях. Для шин легковых автомобилей нормы снижаются на 10 % при постоянной работе автомобиля на дорогах горного профиля. Для шин легковых автобусов нормы снижаются на 15% при эксплуатации на междугородных и международных маршрутах. Для шин грузовых автомобилей нормы снижаются на: 15 % - при работе автомобиля в каменных карьерах, на разработке угля и руды; 10 % - при постоянной работе автомобиля на дорогах горного профиля, на лесоразработках, на стройках, на строительстве и ремонте дорог; 10 % - при работе автомобиля с прицепом или полуприцепом [3].

Колеса

Колесо — вращающийся и передающий нагрузку элемент, расположенный между шиной и ступицей автомобиля.

Обод—часть колеса, на которую монтируется и опирается шина. Диск — часть колеса, соединяющая ступицу с ободом.

Вентиляционные отверстия (окна) — отверстия, расположенные ближе к краям диска. Уменьшают массу колеса и улучшают охлаждение тормозных механизмов.

Спица — часть диска между соседними вентиляционными отверстиями.

Посадочный диаметр — диаметр поверхности обода (в дюймах), на который монтируется шина. Его величины регламентированы ГОСТом (12, 13, 14, 15, 16 и т.д.). Должен точно соответствовать посадочному диаметру используемой шины.

Посадочная ширина — расстояние между внутренними поверхностями бортовых закраин обода (измеряется в дюймах). Величины установлены ГОСТом (4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; и т.д.).

Вылет обода (ЕТ, е, offset) — расстояние (в мм) от привалочной плоскости (прилегающей к ступице) колеса до плоскости, проходящей через середину обода [1].

Диаметр расположения крепежных отверстий (PCD, LK) измеряется в мм, должен точно соответствовать диаметру окружности, на которой расположены центры крепежных (резьбовых) отверстий или шпилек ступицы.

Диаметр центрального отверстия (ЦО) должен соответствовать (с минимальным зазором) диаметру центрирующего выступа на ступице автомобиля (измеряется в миллиметрах). Допускается отклонение его величины в большую сторону. В этом случае для установки колеса можно использовать переходные центровочные кольца (иногда входят в комплект легкосплавных колес). Максимальная статическая нагрузка на колесо должна быть не менее 1/4 разрешенной максимальной массы автомобиля (в кгс), указанной в паспорте или свидетельстве о регистрации транспортного средства.

Крепление колеса к ступице осуществляется болтами или гайками, имеющими коническую, сферическую или плоскую прижимную части. Наиболее распространенные диаметры резьбы —12 и14 мм, с шагом 1,25 или 1,5 мм. Каждый элемент крепления должен заворачиваться не менее чем на 5-6 оборотов. Крепежные элементы (болты), завернутые более чем на 6-10 оборотов, могут задевать за детали барабанных тормозных механизмов.

У легкосплавных колес ступица толще, чем у стальных и требует более длинных болтов или шпилек. Болты и гайки для таких колес должны иметь подголовок, исключающий «фрезерование» краев крепежного отверстия колеса гранями головки.

Центрирование колеса — обеспечение совпадения оси его вращения с осью вращения ступицы автомобиля или фланца балансировочного стенда. Способ центрирования закладывается при конструировании автомобиля. Как правило, оно осуществляется прижимной частью крепежа и кромками крепежных отверстий колеса. Поэтому недопустимо использовать крепеж с неподходящей прижимной частью.

Все колеса должны пройти сертификацию и соответствовать требованиям ОСТ 37.001.429-98 и ГОСТ 5.0511-93.

На каждом колесе на видном месте должна быть выполнена литая или четкая нестирающаяся маркировка со следующими данными:

1 - товарный знак или наименование предприятия-изготовителя;

2 - дата (год и месяц) изготовления отливки и номер плавки (для легкосплавных);

3 - условное обозначение профиля обода;

4 - максимальная статическая нагрузка, кгс.

В зависимости от применяемого материала колеса для автомобильного транспорта разделяются на два основных вида: стальные и легкосплавные.

Стальные колеса изготавливают из листового металла методом штамповки и вальцовки с последующей сваркой составляющих деталей. Благодаря оптимальному соотношению эксплуатационных свойств и себестоимости, этими колесами комплектуется основная часть выпускаемых в мире автомобилей.

К бесспорным достоинствам стальных колес можно отнести их доступную цену, достаточные эксплуатационные свойства при применении высокопрофильных шин.

К недостаткам — невозможность свести к минимуму биение и геометрические отклонения, недостаточную упругую деформацию при сильном ударе колеса о препятствие, ведущую иногда к быстрой потере давления в бескамерной шине.

Наряду с отечественными стальными колесами, в продаже встречаются зарубежные, отличающиеся более высокой точностью изготовления и качеством покрытия, а также разнообразием дизайна.

Легкосплавные колеса делятся на два вида, принципиально различающихся по способу изготовления: литые и кованые. Основным материалом для их производства являются сплавы на основе алюминия, реже магния, крайне редко титана.

Легкосплавные колеса обрабатываются на высокоточных металлорежущих станках, что практически исключает их биение после установки на автомобиль. Защитное покрытие таких колес не уступает по стойкости лакокрасочным или хромированным покрытиям стальных, а нередко и превосходит их. Легкосплавные колеса имеют более жесткую, чем стальные, конструкцию и поэтому реже деформируются.

Все легкосплавные колеса, изготовленные и допущенные к продаже в нашей стране, отличаются повышенной прочностью, так как система их сертификации более жесткая, чем в европейских странах.

Особенностью технологического процесса изготовления литых колес является получение отливки, максимально приближенной по размерам к заданной конструкции. Последующая механическая обработка сведена к минимуму, а все решения дизайна заложены при проектировании литейной формы.

Различные способы литья имеют свои особенности, достоинства и недостатки, влияющие на образование той или иной структуры сплава.

При изготовлении каждой партии литых колес делается контрольная отливка, которая подвергается резке и разрушению для оценки структуры и механической прочности. Рентгеновский контроль проходит каждое колесо.

Из всех выпускаемых в мире легкосплавных колес подавляющее большинство — литые и лишь незначительная часть — кованые. Объясняется это несоизмеримыми различиями в сложности производственных процессов. Изготавливать литые колеса можно в условиях небольших производств, а кованые под силу только крупным металлургическим заводам с мощным прессовым оборудованием.

При производстве кованых колес в России используется технология объемной (горячей) штамповки. В других странах применяют метод раскатки (холодное формование). Принципиально это два разных процесса, но перевод обоих терминов на русский язык означает "кованый", что и отражается в названии изделий.

При изготовлении колеса заготовку подвергают поэтапной штамповке с промежуточным нагревом перед каждой деформацией. Такая технология обеспечивает получение волокнистой структуры материала изделия и увеличение его прочности. Усилие, развиваемое прессом при штамповке, может достигать 20 тысяч тонн, а штамп весить 10 тонн. Все особенности дизайна (форма спиц, окон, переходов и т.д.) достигаются обработкой заготовки на металлорежущих станках, при этом "переводится в стружку" более половины ее веса.

Некоторые заводы для уменьшения себестоимости изготовления используют технологию выштамповки окон между спицами.

Колеса, изготовленные на основе алюминия и магния, обязательно защищают от воздействий внешней среды специальными защитными покрытиями. Если при использовании алюминиевых сплавов урон наносится внешнему виду колеса, то магниевые — подвержены глубокому корродированию, вплоть до разрушения отдельных участков.

Для обеспечения адгезии (сцепления) защитного покрытия с окрашиваемой поверхностью колесо перед окраской обязательно подвергают электрохимической (гальванической) или химической обработке.

Для каждого автомобиля завод-изготовитель указывает допустимые типоразмеры шин. Информация о них содержится в инструкции по эксплуатации автомобиля, а у большинства иномарок — в наклейке или табличке на тыльной стороне лючка топливного бака или на центральной стойке кузова.

Вылет приобретаемого колеса должен соответствовать заложенному в конструкцию подвески. Установка колес с вылетом, меньшим допускаемого заводом-изготовителем, приводит к снижению управляемости автомобиля,

повышенной чувствительности рулевого управления к дорожным неровностям, износу шин, а при больших ходах подвески — к касанию шинами колесных арок. У колеса с вылетом, большим рекомендованного, возможно касание внутренней частью шины деталей подвески. Применение колес с вылетом, меньше установленного заводом-изготовителем на 7-10 мм, как правило, не приводит к ухудшению управляемости или усилению износа деталей ходовой части [3].

Лакокрасочные материалы

Основные свойства ЛКМ

Лакокрасочные материалы обладают рядом свойств, которые позволяют использовать их в качестве декоративных и защитных покрытий. При нанесении их на окрашиваемую поверхность они образуют пленку, защищающую металлические изделия от коррозии, а деревянные - от гниения.

Физические свойства

Плотность – отношение массы вещества к занимаемому им объему. Плотность может быть как меньше единицы (для лаков и растворителей), так и больше единицы (краски, эмали и грунты).

Морозостойкость – способность материалов выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без нарушения своих свойств.

Цвет – цветовой фон, насыщенность и светлость. Цвет лакокрасочных материалов зависит от цвета пигментов, наполнителей и связующих. Цвет определяют как визуальным, так и инструментальным способом.

Блеск – способность материала направленно отражать световой поток. Блеск лакокрасочного покрытия определяется фотоэлектрическим методом.

Светостойкость – способность материала сохранять свой цвет под действием световых лучей. В процессе эксплуатации лакокрасочные материалы меняют свой цвет под действием ультрафиолетовых лучей естественных и искусственных источников освещения. Чем меньше эти изменения, тем выше светостойкость материала.

Атмосферостойкость – способность лакокрасочного покрытия сопротивляться разрушающему воздействию солнечных лучей, температурных колебаний, осадков и других атмосферных явлений. Атмосферостойкость определяется при помощи установок, моделирующих различные атмосферные явления, либо путем помещения образцов покрытий в атмосферные условия.

Механические свойства

Прочность – степень сопротивления материала воздействию внешних сил, вызывающих в нем внутреннее напряжение. Для лакокрасочных материалов, как правило, измеряют прочность при растяжении, изгибе и ударе.

Упругость – способность материала восстанавливать свою форму или объем после прекращения действия сил, вызвавших деформацию.

Пластичность – свойство материала изменять под нагрузкой форму и размеры без образования трещин и разрывов и сохранять вновь принятую форму и размеры после удаления нагрузки.

Твердость – свойство материала сопротивляться проникновению в него другого твердого тела.

Истираемость – способность материала сопротивляться уменьшению своей толщины и массы под действием трения.

Эластичность – способность материала испытывать значительные упругие деформации без разрушения.

Схема получения лакокрасочных материалов приведена на рис. 5.

Как видно из рис. 5, лакокрасочные материалы – это композиция, то есть смесь нескольких компонентов. Главной составной частью каждого лакокрасочного материала является пленкообразующее или связующее, вещество, способное в результате отвержения образовывать прочную пленку, хорошо прилипающую к подложке (твердой поверхности).

Вторым важным компонентом являются пигменты – вещества, придающие покрытиям нужный цвет. Пигменты являются обязательными составляющими любых лакокрасочных материалов, за исключением лаков и политур. В качестве красящих пигментов используют окись хрома, железный сурик, сажу и т.д., нейтральных – цинковые и титановые белила.

В подавляющем большинстве случаев в состав ЛКМ входят растворители, которые необходимы для снижения вязкости материала до рабочей, что необходимо для его легкого и качественного нанесения.

Растворители или разбавители применяют в строгом соответствии с пленкообразующим веществом. Для нитроцеллюлезных – ацетон, спирт или многокомпонентные 646, 648 и др., для алкидных - уайт-спирит, скипидар, 651, РДВ и др.

Для повышения скорости высыхания ЛКМ в их состав вводят сиккативы (ускорители полимеризации).

Кроме перечисленных выше компонентов, являющихся основными, в состав лакокрасочных материалов могут входить некоторые другие компоненты, улучшающие определенные свойства, например повышающие вязкость, препятствующие образованию воздушных пузырьков на окрашенной поверхности [3].

Условные обозначения ЛКМ

ЛКМ можно условно разделить на шесть основных групп:

Лаки – раствор пленкообразующего вещества, образующего после высыхания, однородное, как правило, прозрачное покрытие.

Краски – суспензия пигментов и наполнителей в олифе или в водной дисперсии синтетических полимеров, дает непрозрачное покрытие, как правило, без блеска.

Эмали – суспензия наполнителей и пигментов в растворе полимеров (лаке), дает блестящее покрытие и, как правило, более твердое, чем краска.

Грунты – краски или эмали, обладающие высокой адгезионной прочностью. К грунтам лучше, чем к необработанной поверхности, прилипают ЛКМ. Как правило, декоративные свойства грунтов хуже, чем у красок и эмалей.

Шпаклевка – густая, вязкая композиция, предназначенная для заполнения и сглаживания неровностей окрашиваемой поверхности.

Порошковые краски – сухая композиция из порошкообразных пленкообразующих, пигментов и наполнителей, образующая после расплавления, а затем охлаждения непрозрачную твердую пленку.

Буквенное обозначение ЛКМ показывает, на основе какого пленкообразующего вещества они изготовлены. В табл. 4 приведены основные из них:

 Таблица 4